基于DIW工艺的ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可打印性能研究

针对ZrO_(2)材料应用于手机背板以及其他3C电子产品的需求,以氧化锆作为分散相,PDMS作为连续相,将墨水直写工艺与该复合陶瓷材料的成型制备方法相结合,研究ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料的可打印性能。在试验研究中,对不同分散相含量的浆料进行流变测试,测试结果表明配制的浆料具有非牛顿流体特性,当ZrO_(2)体积分数在25%~30%时,浆料用于墨水直写打印时较易挤出且成型较好,此时浆料的储能模量在10^5~10^6Pa,临界屈服应力在142~264 Pa。在此基础上,研究了不同配比、针头直径与挤出速度对挤出纤维形貌的影响,结果表明纤维膨胀比与变形比随着分散相含量的增加而减少,随着针头直径与挤出速度的增加而增加;在低分散相含量时更容易达到材料的临界屈服应力,纤维膨胀比和变形比大,纤维表面缺陷少,高分散相含量时材料强度提高,纤维膨胀比和变形比低,但较难挤出,且容易出现熔体破裂现象。当ZrO_(2)体积分数为28%,针头直径为1 mm,挤出速度为6 mm/s时纤维成型质量最优,表明ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可用于墨水直写工艺,从而为后续陶瓷构件的制造奠定基础。

氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变及可打印性能的影响

目前3D打印技术在建筑材料领域的研究主要集中在大型结构的建立和力学性能上,而对异形装饰及景观构件的研究还很少。本文采用白色硅酸盐水泥作为胶凝材料,并引入亚微米级粒度氧化铁红颜料来制备彩色水泥基3D打印材料,并研究氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变性能、可打印性能及力学性能的影响。结果表明,低掺量的颜料可以降低白水泥基3D打印浆体的动态流变性能,改善浆体的挤出性能。此外,颜料的掺入能够明显提高浆体的静态屈服应力,使得结构变形率从11.38%降低至4.03%。同时,颜料的掺入能够改善浆体的早期力学性能,其3 d抗压和抗折强度最高可达到48.56 MPa和5.07 MPa。总的来说,氧化铁红颜料可调控白水泥基3D打印材料流变性能和优化材料微观结构。

3D打印煤矸石砂浆流变性能、打印性能与力学性能研究

为了拓展煤矸石的应用范围,利用煤矸石骨料部分或完全取代(质量分数为0%、50%和100%)3D打印砂浆中的天然砂,对比研究了煤矸石骨料的加入对3D打印砂浆流变模型、流变性能、可打印性能和力学性能的影响。结果表明,煤矸石的加入会降低3D打印砂浆的力学性能,但是在煤矸石掺量为100%时28 d的抗压强度仍可超过30 MPa,满足力学性能的要求。掺入煤矸石骨料后的3D打印砂浆的流变性能符合修正的Bingham模型,静态屈服应力、动态屈服应力均随煤矸石掺量的增加而增大。在掺量为100%时,经时静态屈服应力增速快,经时流动度和经时动态屈服应力增速慢,这表明煤矸石的引入明显提高了3D打印砂浆的可打印性。

羟丙基甲基纤维素对3D打印砂浆性能的影响

通过研究不同掺量羟丙基甲基纤维素(HPMC)对3D打印砂浆可打印性能、流变性能及力学性能的影响规律,探讨了HPMC的适宜掺量,并结合微观形貌分析其影响机理.结果表明:砂浆流动度随着HPMC掺量增加而降低,即可挤出性随着HPMC掺量增加而降低,但流动性保持能力提高,加入适宜掺量的HPMC后砂浆仍具有良好的可挤出性;自重下形状保留率、贯入阻力均随HPMC掺量增加而显著增加,即随HPMC掺量增加,可堆叠性提高,可打印时间延长;从流变学的角度来看,随着HPMC掺量的增加,浆体表观黏度、屈服应力和塑性黏度显著增大,可堆叠性提升;触变性随HPMC掺量增加而先增大后减小,可打印性能提升;HPMC掺量过高会引起砂浆孔隙率增大、强度下降,建议HPMC掺量不超过0.20%.

外加剂对沙漠砂混凝土3D打印性能的影响

为了解决沙漠砂在3D打印混凝土应用过程中存在黏聚性和保水性差、打印性能不良的问题,研究了4种不同掺量外加剂复掺对3D打印沙漠砂混凝土的流动性、凝结时间、建造性和可挤出性的影响。结果表明,沙漠砂作为骨料进行混凝土3D打印是可行的,通过掺入适量的减水剂(PCE)、纤维素醚(HPMC)、可再分散性乳胶粉(EVA)和速凝剂(CA)可有效改善混凝土的可打印性能。当沙漠砂混凝土的流动度在155~180 mm、贯入阻力在10~30 kPa范围内时,其性能满足3D打印混凝土的技术要求;当沙漠砂混凝土的流动度在160~165 mm、贯入阻力在17~23 kPa范围内时,其具有优异的可打印性能。

3D打印建筑技术及其水泥基材料研究进展评述

3D打印技术具有数字化、自动化、快速高效、无模、节省材料等特点,是一种低能耗、低排放的制造技术,也是制造业升级改革的关键技术。3D打印技术在传统建筑领域具有广阔的应用前景,能够极大缩短工程建设周期、提升建筑结构可设计性,它还是一种极端环境下极具潜力的施工技术。因此,3D打印建筑技术不仅受到科研工作者的青睐,更是得到国家的大力支持。本文系统评述了国内外基于水泥基材料的3D打印建筑技术的研究进展:首先介绍了基于水泥基材料的3D打印建筑技术的起源、发展及应用;然后从可打印性能、力学性能及耐久性能三个方面对3D打印水泥基材料研究进展进行了介绍;最后提出了关于3D打印建筑技术的思考与建议,并对其发展方向进行了展望。

黄河特细砂3D打印砂浆的配制

随着3D打印混凝土在工程中应用的扩大,为缓解天然中粗砂资源短缺,使用黄河特细砂替代部分中粗砂制备3D打印砂浆,设计了3因素(黄河特细砂掺量、水胶比、减水剂)三水平的正交试验,通过测定砂浆的可打印性,确定其配合比,并测定了3D打印砂浆3个方向的抗压强度.结果表明:当黄河特细砂掺量20%、水胶比0.34、减水剂0.12%时满足3D打印砂浆的可打印性,其抗压强度存在着各向异性,沿X轴向(打印方向)最大,7 d抗压强度为22 MPa,且小于同期浇筑试件.

3D打印生土建筑技术研究进展

3D打印技术的潜在建造优势对推动建筑工业化具有重要意义,将其应用到生土建筑中是目前国内外关注和研究的重点之一。首先从3D打印生土原材料的组成、生土满足3D打印需要的流变性、生土干燥引起的收缩开裂等方面综述了3D打印生土原材料的制备技术,总结了生土从打印喷嘴的可挤出性、可打印的最大高度,分析了喷嘴形状和尺寸、打印速度和路径等工艺参数对3D打印生土成型的影响,重点综述了3D打印生土硬化后的抗压强度、层间黏结强度的研究现状,最后介绍了3D打印生土建筑技术面临的问题以及对未来的展望,为3D打印生土建筑技术的研究与发展提供参考。

3D打印混凝土研究现状及前景展望

随着第四次工业革命朝人工智能方向迈进,建筑业迎来智能建造时代.3D打印混凝土技术所具有的高效、智能和精确等技术优势及其所带来的人力需求少、资源消耗少和环境负载低等经济和社会效益将使其成为建筑业智能建造发展的关键环节.但3D打印混凝土技术与传统混凝土技术有很大区别,无论是打印材料还是打印装备等都需进行技术变革.本文介绍了3D打印混凝土以层间弱界面和力学各向异性为代表的主要特征;分析了打印间隔、打印速率、挤出形状和打印路径等参数对打印效率和打印结构力学性能的影响;探讨了原材料选择及配合比设计对可打印性能及力学性能的作用;总结了3D打印混凝土力学性能测试方法及发展3D打印混凝土在材料制备和装备研发等方面所面临的主要问题,最后展望了3D打印超高性能混凝土在建筑业智能建造方面的未来前景.